水泥稳定碎石基层裂缝的成因及防治措施——水泥稳定碎石基层裂缝

公路病害的研究是一项系统而复杂的工程。随着公路建设的不断发展,交通量增加,车辆承载能力增加,对道路标准的要求也越来越高。只有在实践中不断探索研究,吸收经验,总结教训,才能不断提高公路质量。本文主要分析水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因以及如何预防裂缝。

水泥碎石;危害;裂缝的原因;施工技术;预防和控制措施

1水泥稳定碎石基层裂缝现象及危害

水泥稳定碎石基层是一种半刚性结构。水泥稳定碎石基层容易开裂的问题是影响沥青混凝土路面早期损坏的关键原因之一,也是许多研究者一直在努力解决的问题。这种裂缝很有规律,一般每隔5 m ~ 10 m横跨基层顶面,宽度为0.5 cm~4 cm。较早出现在水泥稳定基层摊铺后一个月内,有的在沥青混凝土路面通车后1 ~ 2个月内开始出现,是水泥稳定基层反射裂缝造成的。

基层开裂的危害有两个:(1)降低基层整体强度;(2)发展后会形成反射裂缝,导致沥青混凝土路面出现规则的横向裂缝和起拱。第二种情况,如果不及时处理,雨水会从裂缝中渗下来,沥青混凝土与基层之间的裂缝会被游离水填满。在车辆荷载的反复冲击下,沥青混凝土路面会出现坑槽、破碎、松散等现象,导致沥青混凝土路面早期损坏,影响其使用寿命和道路行驶的质量和舒适性。

2.水泥稳定碎石基层裂缝的主要原因

2.1合计的影响

集料级配不良和高细粉含量是造成水稳基层裂缝不可忽视的因素之一。使用级配不良的集料,粗细集料集中现象普遍存在,其结构强度均匀性差,弯沉值变异系数大,水稳基层悬浮系数大。粗集料集中部分强度高,而细集料集中部分强度低,干燥收缩系数大,导致水稳基层在内应力或外荷载作用下从强度较低的区段开裂。粒径小于0.075 mm的细粉较多,粉末本身含有塑性,集料本身不可避免地含有少量的土,增加了塑性指数。矿料的细粉含量和塑性指数是影响水稳基层干缩应变的主要因素之一,干缩系数随着细粉含量和塑性指数的增大而增大。细粉过多、塑性指数过高的水泥基层出现裂缝的概率较大。

2.2水泥品种和用量的影响

水泥作为唯一的稳定剂,其质量至关重要,其矿物组成和掺量是水稳基层是否产生收缩裂缝的主导因素。一般认为,各种水泥都可以用来稳定土壤。但实践证明,对于同一种集料,水泥的矿物组成是决定水稳集料强度的主要因素。实验证实,硅酸盐水泥的稳定效果较好,而铝酸盐水泥的稳定效果较差。特别是一些小厂生产的水泥,硅酸二钙和铝酸三钙含量高,或者含有较高的有害杂质,会降低水稳层的稳定性,引起过大的收缩,从而导致收缩裂缝。

水稳集料的强度随着水泥用量的增加而增加,但水泥用量过多可以增加强度,但同时也会产生较大的收缩和较多的裂缝,这在经济上也是不合理的。水泥用量过大,收缩会增大,收缩裂缝的可能性也会增大。另外,不同批次的水泥,尤其是不同厂家、不同品牌的水泥,出现裂缝的可能性也是相当大的。

2.3施工因素的影响

(1)混合物的混合

如果混合料拌和不均匀,局部粗细骨料集中,或局部水泥用量过大,都可能产生裂缝。

(2)混合料的运输和摊铺

混合料拌和后,未及时运送到施工现场;或者因为运输距离长,运输过程中没有覆盖混合料,造成混合料水分流失;以及铺筑路段过长造成混合料中水分的过度蒸发,使水稳基层表面脱水干燥,产生干缩裂缝。如果在运输过程中发生严重的颠簸,混合料会发生离析,或者摊铺不均匀时粗细集料会集中,从而导致裂缝。

(3)含水量控制不佳

含水量是影响水稳基层早期收缩裂缝的重要因素。如果含水量过高,会出现“波浪”和“弹软”现象,影响混合料可能的密实度和强度,增加混合料的干缩,使结构层容易产生干缩裂缝。含水量高容易产生车辙,平整度降低,必然导致开裂。另外,碾压时含水量越大,完工后收缩裂缝越严重。

(4)碾压方法不当

压实成型是水稳基层施工中的一项重要工艺,影响压实效果的因素很多,如含水量、压实机械和方法等。如果初压时压路机吨位过大,碾压速度过快,往往会出现施工裂缝。另外,过度的振动碾压容易造成水稳层表面水泥浆大,从而增加表面收缩,还会产生收缩裂缝。

2.4医疗保健的影响

水稳基层需要保湿养生,使水泥充分水化,水稳强度不断增加,防止因失水过多而产生干缩裂缝。如果不及时养护或养护期不足,混合料失水过快,水泥水化反应所需水分不足,产生干缩裂缝。收缩裂缝的数量与混合料的失水率直接相关。

3水泥稳定碎石基层防裂措施

3.1施工过程中的预防措施

3.1.1控制水泥用量和质量

(1)在保证设计强度的前提下,水泥用量控制在4% ~ 5.5%的范围内。

(2)尽量选择硅酸盐水泥,要求水化热小,收缩小,抗压强度和抗折强度都能满足要求。

(3)加入缓凝减水剂、缓凝阻裂剂等添加剂,延长水泥初凝时间,或降低水化反应需水量,改善水泥性能。

3.1.2控制含水量

(1)压实的含水量应控制在最佳含水量0.5%以内,但应根据具体施工条件选择。如果气候炎热,水分挥发损失速度快,或者运输距离长,在运输物料的过程中水分损失较多,水分含量就会升高。选择的原则是在保证压实质量的同时,尽可能降低含水量。

(2)碾压过程中当混合料表面干燥时,最好不要用洒水车喷水,防止喷水过多,少量的水可以用压路机自带的间歇喷水装置补充。另外,在摊铺前的准备阶段,洒水车不要停在底基层上,以免过多的水滴落在停放处。

3.1.3选择骨料

调整无机结合料集料的矿料级配,增加粗集料的用量,减少细集料的含量,提高混合料的内摩擦,形成合理的级配,使混合料尽可能形成嵌入式结构。

3.1.4混合

混合应充分、均匀且质量稳定。

3.1.5滚动

适时碾压,合理选择压路机,可以适当增加压实度,增强基层的抗压强度,从而增加其抵抗内部收缩和变形应力的能力。

3.1.6方案

水稳基层施工完成后,应及时洒水养护,养护期不少于7d,养护期间应保持表面湿润。养护期满后,第二天喷洒底油进行保护。沥青混凝土路面铺筑前,应尽可能封闭交通,减少车辆荷载的影响,尽快铺筑路面。在铺设面层前,要注意水稳基层的清理工作,清除杂质,否则基层与面层结合不好,容易产生薄弱点。

3.2裂缝形成后的预防措施

检查裂缝分布情况:对基层进行全面检查,在路边标出裂缝位置,统计裂缝数量和总长度。(1)清扫基层:对裂缝两侧1 m区域进行清扫、吹灰、清扫。(2)填缝:清理干净后,沿裂缝切一道宽约1 cm、深约2 cm的沟槽,用森火鼓风机吹掉裂缝内的灰尘,用AH-70热沥青填缝。(3)喷洒乳化沥青:在裂缝两侧1 m范围内,按0.3 ~ 0.5 ㎏/㎡的用量喷洒PC-2乳化沥青。铺设土工布或玻璃纤维格栅:在裂缝两侧1 m范围内铺设土工布或玻璃纤维格栅,并用钉子固定;对于土工织物,应使用小型压路机进行碾压。

4结论

为民修路架桥创一流优质服务道路交通建设随着经济建设的快速发展,对道路使用的耐久性和舒适性要求越来越高。广泛用作道路基层的水泥稳定碎石,裂缝因素很多,但只要在施工组织、质量控制、养护管理等方面多下功夫,认真做好每一个环节,就会大大减少基层裂缝,从而减少路面病害的发生。